室外可見光通信快速似然檢測技術研究與應用.pdf

1、可見光通信（Visible Light Communication,VLC）有效緩解了無線電頻譜緊張的矛盾，同時具有節(jié)能環(huán)保、安全健康和深度覆蓋等優(yōu)點。除了應用于室內高速通信，可見光通信也被廣泛應用于汽車間通信、路燈與行人間通信、燈塔與船舶間通信等室外場景。室外可見光通信（Outdoor Visible Light Communication,OVLC）受大氣湍流、吸收等因素影響，造成光強隨機變化，嚴重影響其傳輸性能。本文重點研究室外可

2、見光通信的信號設計與檢測算法，主要研究內容和研究成果總結如下：
　　1.針對室外可見光通信信道大氣環(huán)境復雜多變，影響因素眾多，對光信號造成隨機衰減的問題，提出了針對室外可見光通信的信道信號聯合快速盲似然檢測算法。分析了室外可見光通信大氣信道的特點，介紹了不同湍流條件下的典型信道模型。利用可見光信道和信號的特點，提出了針對室外可見光通信的信道信號聯合快速盲似然檢測算法。該算法對信號的平方和函數進行搜索，把信號窮搜索問題轉化為線性搜索

3、問題，把聯合檢測算法的復雜度轉化為對信號排序的復雜度。為進一步降低算法的復雜度，通過利用判決函數為凸函數的特性，提出了改進的聯合盲似然檢測算法，將搜索的復雜度降低了一半。為解決聯合盲似然檢測算法存在的錯誤平板效應問題，提出了添加單比特非零訓練碼元和序列編碼等兩種方法來消除平板的方法。仿真表明，聯合快速盲似然檢測算法在信道估計準確程度、檢測性能方面均優(yōu)于現有的均值算法，所提的兩種方法均可以消除平板效應。
　　2.針對實際系統(tǒng)對數據實

4、時處理和低復雜度的要求，研究了基于單比特訓練的信號檢測方法，提出了雙門限的快速似然檢測算法。建立了基于單比特訓練的信號模型，分析系統(tǒng)模型中的噪聲特性，給出了ZF-ZF和ZF-ML兩種檢測方法，分析了接收信號關于發(fā)送信號的條件概率密度函數，提出了雙門限的快速最大似然檢測方法。詳細推導了基于重復編碼的MISO系統(tǒng)采用ZF-ML檢測器時的誤碼率解析式，證明了ZF-ML檢測算法可以實現全分集。在光功率受限條件下，以誤碼率最小為準則，證明了誤碼率

5、為訓練碼元功率與數據碼元功率的凸函數，給出了訓練碼元和數據碼元的最優(yōu)功率分配方案；仿真表明，ZF-ML檢測算法的性能優(yōu)于ZF-ZF，且可以實現全分集，通過功率分配，信道的估計準確程度和系統(tǒng)的誤碼率得到了明顯的提升。
　　3.設計并實現了50米10Mbps的室外可見光通信傳輸系統(tǒng)，驗證了聯合盲似然檢測算法和單比特訓練快速似然檢測算法在不同的環(huán)境下均具有較好的檢測性能。設計了室外可見光通信的系統(tǒng)結構、通道電路和光學前端。測量了LED的